Ресинтез АТФ — аэробный и анаэробный механизмы

Ресинтез АТФ — аэробный и анаэробный механизмы
20.06.2013 14:18 - Обновлено 20.06.2013 14:23
АТФ в процессе сокращения поставляет необходимую энергию для образования
актомиозинового комплекса, а в процессе расслабления мышцы — обеспечивает
энергией активный транспорт ионов кальция в ретикулум. Для поддержания
сократительной функции мышцы концентрация АТФ в ней должна находиться на
постоянном уровне от 2 до 5 ммоль/кг.
Поэтому при мышечной деятельности аденозинтрифосфорная кислота должна
восстанавливаться с той же скоростью, с какой расщепляется в процессе сокращения,
что осуществляется отдельными биохимическими механизмами ее ресинтеза.
Энергетические источники ресинтеза АТФ в скелетных мышцах и других тканях —
богатые энергией фосфатсодержащие вещества. Они присутствуют в тканях
(креатинфосфат, аденозиндифосфат) или образуются в процессе катаболизма
гликогена, жирных кислот и других энергетических субстратов. Кроме того, в
результате аэробного окисления различных веществ возникают энергии протонного
градиента на мембране митохондрий.
Ресинтез аденозинтрифосфата может осуществляться в реакциях без участия
кислорода (
анаэробные механизмы) или с его
участием (
аэробн
ый механизм
). В обычных условиях ресинтез АТФ в мышцах происходит преимущественно аэробным
путем. При напряженной физической работе, когда доставка кислорода к мышцам
затруднена, включаются и анаэробные механизмы ресинтеза АТФ. В скелетных мышцах
человека выявлены три вида анаэробных и один путь аэробного восстановления
аденозинтрифосфата.
К анаэробным механизмам относятся креатинфосфокиназный (фосфогенный или
алактатный), гликолитический (лактатный) и миокиназный механизмы.
Аэробный механизм ресинтеза АТФ заключается в окислительном
фосфорилировании, протекающем в митохондриях, количество которых в скелетных
мышцах при аэробных тренировках существенно увеличивается. Энергетическими
субстратами аэробного окисления служат: глюкоза, жирные кислоты, частично
1/4
Ресинтез АТФ — аэробный и анаэробный механизмы
20.06.2013 14:18 - Обновлено 20.06.2013 14:23
аминокислоты, а также промежуточные метаболиты гликолиза (молочная кислота) и
окисления жирных кислот (кетоновые тела).
Каждый механизм имеет разные энергетические возможности, которые оцениваются по
следующим критериям: максимальная мощность, скорость развертывания,
метаболическая емкость и эффективность
.
Максимальная мощность — это наибольшая скорость образования АТФ в данном
метаболическом процессе. Она лимитирует предельную интенсивность работы,
выполняемой за счет используемого механизма.
Скорость развертывания — время достижения максимальной мощности данного пути
ресинтеза адено-зинтрифосфата от начала работы.
Метаболическая емкость — общее количество АТФ, которое может быть получено в
используемом механизме ресинтеза АТФ за счет величины запасов энергетических
субстратов. Емкость лимитирует объем выполняемой работы. Метаболическая
эффективность — это та часть энергии, которая накапливается в макроэргических
связях аденозинт-рифосфата. Она определяет экономичность выполняемой работы и
оценивается общим значением коэффициента полезного действия, представляющего
отношение всей полезно затраченной энергии к ее общему количеству, выделенному при
текущем метаболическом процессе.
Общий коэффициент полезного действия при преобразовании энергии
метаболических процессов в механическую работу зависит от двух показателей:
- эффективности фосфорилирования;
- эффективности хемомеханического сопряжения (эффективности преобразования
АТФ в механическую работу).
Эффективность хемомеханического сопряжения в процессах аэробного и
анаэробного метаболизма примерно одинакова и составляет 50%.
2/4
Ресинтез АТФ — аэробный и анаэробный механизмы
20.06.2013 14:18 - Обновлено 20.06.2013 14:23
Эффективность фосфорилирования наивысшая в алактатном анаэробном процессе
— около 80%, и наименьшая в анаэробном гликолизе — в среднем 44%. В аэробном же
процессе она составляет примерно 60%.
Таким образом, анаэробные механизмы имеют большую максимальную мощность и
эффективность образования АТФ, но короткое время удержания и небольшую емкость,
из-за малых запасов энергетических субстратов. Например, максимальная мощность
креатинфосфокиназной реакции развивается уже на 0,5—0,7 с интенсивной работы и
поддерживается 10-15 с у нетренированных людей идо 25-30 су высокотренированных
спортсменов и составляет 3,8 кДж/кг в минуту.
Гликолитический механизм ресинтеза АТФ отличается невысокой эффективностью.
Большая часть энергии остается в молекулах образующейся молочной кислоты.
Концентрация последней находится в прямой зависимости от мощности и
продолжительности работы, и может быть выделена только путем аэробного окисления.
Гликолиз — это основной путь энергообразования в упражнениях субмаксимальной
мощности, предельная продолжительность которых составляет от 30 с до 2,5 мин (бег
на средние дистанции, плавание на 100 и 200 м и др.).
Гликолитический механизм энергообразования служит биохимической основой специал
ьной скоростной выносливости
организма.
Миокиназная реакция происходит в мышцах при значительном увеличении
концентрации АДФ в саркоплазме. Такая ситуация возникает при выраженном
мышечном утомлении, когда другие пути ресинтеза уже не возможны.
Таким образом, анаэробные механизмы являются основными в
энергообеспечении кратковременных упражнений высокой интенсивности
.
3/4
Ресинтез АТФ — аэробный и анаэробный механизмы
20.06.2013 14:18 - Обновлено 20.06.2013 14:23
При адаптации к интенсивным нагрузкам повышается активность ферментов
анаэробных механизмов и запасов энергетических механизмов: содержание
креатинфосфата в скелетных мышцах может увеличиваться в 1,5—2 раза, а
содержание гликогена — почти в 3 раза.
4/4